Skal jordlagene AGND og DGND adskilles?
Det enkle svar er, at det afhænger af situationen, og det detaljerede svar er, at de normalt ikke er adskilt.For i de fleste tilfælde vil adskillelse af jordlaget kun øge induktansen af returstrømmen, hvilket bringer mere skade end gavn.Formlen V = L(di/dt) viser, at når induktansen stiger, stiger spændingsstøjen.Og efterhånden som koblingsstrømmen stiger (fordi konverterens samplingsfrekvens stiger), vil spændingsstøjen også stige.Derfor skal jordingslagene forbindes sammen.
Et eksempel er, at i nogle applikationer, for at overholde traditionelle designkrav, skal beskidt busstrøm eller digitalt kredsløb placeres i visse områder, men også af størrelsesbegrænsningerne, hvilket gør, at kortet ikke kan opnå en god layout-partition, i denne I tilfældet er separat jordforbindelse nøglen til at opnå god ydeevne.Men for at det overordnede design skal være effektivt, skal disse jordingslag forbindes sammen et sted på tavlen med en bro eller et forbindelsespunkt.Derfor bør forbindelsespunkterne være jævnt fordelt over de adskilte jordingslag.I sidste ende vil der ofte være et tilslutningspunkt på printkortet, der bliver det bedste sted for returstrøm at passere igennem uden at forårsage forringelse af ydeevnen.Dette tilslutningspunkt er normalt placeret i nærheden af eller under konverteren.
Når du designer strømforsyningslagene, skal du bruge alle de kobberspor, der er tilgængelige for disse lag.Hvis det er muligt, lad ikke disse lag dele justeringer, da yderligere justeringer og vias hurtigt kan beskadige strømforsyningslaget ved at dele det i mindre stykker.Det resulterende sparsomme strømlag kan presse strømvejene til det sted, hvor de er mest nødvendige, nemlig konverterens strømben.At klemme strømmen mellem viaerne og justeringerne øger modstanden, hvilket forårsager et lille spændingsfald over konverterens strømben.
Endelig er placeringen af strømforsyningslaget kritisk.Stable aldrig et støjende digitalt strømforsyningslag oven på et analogt strømforsyningslag, ellers kan de to stadig kobles, selvom de er på forskellige lag.For at minimere risikoen for forringelse af systemets ydeevne bør designet adskille disse typer lag i stedet for at stable dem sammen, når det er muligt.
Kan et PCB's power delivery system (PDS) design ignoreres?
Designmålet for en PDS er at minimere den spændingsrippel, der genereres som svar på strømforsyningens strømbehov.Alle kredsløb kræver strøm, nogle med høj efterspørgsel og andre, der kræver strøm for at blive forsynet med en hurtigere hastighed.Brug af en fuldt afkoblet lavimpedanseffekt eller jordlag og en god PCB-laminering minimerer spændingsrippelen på grund af kredsløbets strømbehov.For eksempel, hvis designet er designet til en koblingsstrøm på 1A, og PDS'ens impedans er 10mΩ, er den maksimale spændingsrippel 10mV.
For det første bør en PCB-stakstruktur designes til at understøtte større lag af kapacitans.For eksempel kan en seks-lags stak indeholde et topsignallag, et første jordlag, et første effektlag, et andet effektlag, et andet jordlag og et bundsignallag.Det første jordlag og det første strømforsyningslag er tilvejebragt i tæt nærhed af hinanden i den stablede struktur, og disse to lag er anbragt med en afstand på 2 til 3 mil fra hinanden for at danne en iboende lagkapacitans.Den store fordel ved denne kondensator er, at den er gratis og kun skal angives i PCB-produktionsnoterne.Hvis strømforsyningslaget skal opdeles, og der er flere VDD strømskinner på samme lag, skal det størst mulige strømforsyningslag bruges.Efterlad ikke tomme huller, men vær også opmærksom på følsomme kredsløb.Dette vil maksimere kapacitansen af det VDD-lag.Hvis designet tillader tilstedeværelsen af yderligere lag, bør to yderligere jordingslag placeres mellem det første og andet strømforsyningslag.I tilfælde af den samme kerneafstand på 2 til 3 mils, vil den iboende kapacitans af den laminerede struktur blive fordoblet på dette tidspunkt.
For ideel PCB-laminering bør der anvendes afkoblingskondensatorer ved startindgangspunktet for strømforsyningslaget og omkring DUT, hvilket vil sikre, at PDS-impedansen er lav over hele frekvensområdet.Brug af et antal på 0,001µF til 100µF kondensatorer vil hjælpe med at dække dette område.Det er ikke nødvendigt at have kondensatorer overalt;docking kondensatorer direkte mod DUT vil bryde alle fremstillingsregler.Hvis sådanne strenge foranstaltninger er nødvendige, har kredsløbet andre problemer.
Vigtigheden af udsatte puder (E-Pad)
Dette er et let aspekt at overse, men det er afgørende for at opnå den bedste ydeevne og varmeafledning af printdesignet.
Exposed pad (Pin 0) refererer til en pad under de fleste moderne højhastigheds-IC'er, og det er en vigtig forbindelse, hvorigennem al intern jording af chippen er forbundet til et centralt punkt under enheden.Tilstedeværelsen af en blotlagt pad gør det muligt for mange konvertere og forstærkere at eliminere behovet for en jordstift.Nøglen er at danne en stabil og pålidelig elektrisk forbindelse og termisk forbindelse, når denne pude loddes til printet, ellers kan systemet blive alvorligt beskadiget.
Optimale elektriske og termiske forbindelser til udsatte puder kan opnås ved at følge tre trin.Først, hvor det er muligt, skal de blottede puder replikeres på hvert PCB-lag, hvilket vil give en tykkere termisk forbindelse til al jord og dermed hurtig varmeafledning, især vigtigt for højeffektenheder.På den elektriske side vil dette give en god ækvipotentialforbindelse for alle jordingslag.Når du kopierer de blotlagte puder på bundlaget, kan det bruges som et afkoblingspunkt og et sted at montere køleplader.
Derefter opdeles de udsatte puder i flere identiske sektioner.En skakternet form er bedst og kan opnås ved hjælp af krydsgitter eller loddemasker.Under reflow-samling er det ikke muligt at bestemme, hvordan loddepastaen flyder for at etablere forbindelsen mellem enheden og printkortet, så forbindelsen kan være til stede, men ujævnt fordelt, eller endnu værre, forbindelsen er lille og placeret i hjørnet.Opdeling af den blotlagte pude i mindre sektioner gør det muligt for hvert område at have et forbindelsespunkt, hvilket sikrer en pålidelig, jævn forbindelse mellem enheden og printkortet.
Endelig skal det sikres, at hver sektion har en overhulsforbindelse til jord.Områderne er normalt store nok til at rumme flere vias.Før montering skal du sørge for at fylde hver vias med loddepasta eller epoxy.Dette trin er vigtigt for at sikre, at den blotlagte pudeloddepasta ikke flyder tilbage i vias-hulrummene, hvilket ellers ville reducere chancerne for en korrekt forbindelse.
Problemet med krydskobling mellem lagene i printkortet
I PCB-design vil layoutledningerne for nogle højhastighedsomformere uundgåeligt have et kredsløbslag krydskoblet med et andet.I nogle tilfælde kan det følsomme analoge lag (strøm, jord eller signal) være direkte over det højstøjs-digitale lag.De fleste designere mener, at dette er irrelevant, fordi disse lag er placeret på forskellige lag.Er dette tilfældet?Lad os se på en simpel test.
Vælg et af de tilstødende lag og injicer et signal på det niveau, og tilslut derefter de krydskoblede lag til en spektrumanalysator.Som du kan se, er der rigtig mange signaler koblet til det tilstødende lag.Selv med en afstand på 40 mils, er der en følelse af, at de tilstødende lag stadig danner en kapacitans, således at signalet ved nogle frekvenser stadig vil være koblet fra et lag til et andet.
Forudsat at en digital del med høj støj på et lag har et 1V-signal fra en højhastighedskontakt, vil det ikke-drevne lag se et 1mV-signal koblet fra det drevne lag, når isolationen mellem lagene er 60dB.For en 12-bit analog-til-digital konverter (ADC) med et 2Vp-p fuldskala swing betyder dette 2LSB (mindst signifikant bit) kobling.For et givent system er dette muligvis ikke et problem, men det skal bemærkes, at når opløsningen øges fra 12 til 14 bit, øges følsomheden med en faktor fire, og dermed stiger fejlen til 8LSB.
Ignorering af tværplan/kryds-lags-kobling må ikke medføre, at systemdesignet svigter, eller svække designet, men man skal være på vagt, da der kan være mere kobling mellem de to lag, end man kunne forvente.
Dette skal bemærkes, når der findes falsk støjkobling inden for målspektret.Nogle gange kan layoutledninger føre til utilsigtede signaler eller lagkrydskobling til forskellige lag.Husk dette, når du fejlretter følsomme systemer: problemet kan ligge i laget nedenfor.
Artiklen er taget fra netværket, hvis der er nogen krænkelse, kontakt venligst for at slette, tak!
Indlægstid: 27-apr-2022